Verfahren zum Enthärten von Wasser mit Hilfe von Fluoriden Es sind
bereits viele Verfahren zum Enthärten von Wasser vorgeschlagen, aber nur wenige
in die Praxis eingeführt worden. Die verbreitetsten Verrfahren sind das sogenante
Kalk-Soda-Verfahren und, die Wasserenthärtung mit Hilfe von basenaustauschenden
Stoffen. Das Kalk-Soda-Verfahren erfordert eine besondere Appara tur und arbeitet
nur bei erhöhten Temperaturen mit Vorteil. Es erfordert außerdem eine laufende analytische
Kontrolle des Wassers und eine sorgfältige Dosierung der zur Enthärtung dienenden
Chemikalien, da ein Übersehuß die Härte des Wassers wieder vermehrt. Auch die auf
Basenaustausch beruhenden Enthärtungsverfahren bedürfen besonderer Einrichtungen.Process for softening water with the help of fluorides There are
many methods for softening water have already been proposed, but only a few
has been put into practice. The most common procedures are the so-called
Lime-soda process and, the water softening with the help of base-exchanging
Fabrics. The soda-lime process requires a special apparatus and works
only with advantage at elevated temperatures. It also requires an ongoing analytical
Control of the water and careful dosing of the water used for softening
Chemicals, because an excess increases the hardness of the water again. Even those on
Softening processes based on exchange of bases require special facilities.
Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, Wasser mit Hilfe von Natriumfluorid
zu enthärten. Dieses Verfahren hat aber keinen besonderen Erfolg gehabt, weil es
in seiner Wirkung unzuverlässig ist und zumeist nicht weiter enthärtet als auf etwa
7° d. H. Eingehende Versuche haben ergeben, daß sehr viel bessere Ergebnisse erzielt
werden, wenn man dem zu enthärtenden Wasser neben Natriumfluorid noch Calciumhydroxyd
in einer Gewichtsmenge zufügt, welche höchstens 88% von der des Natriumfluorids
beträgt. Als besonders günstig haben sich Calciumhydroxydzusätze von Io bis 7o%,
vorzugsweise von etwa 5o% der angewendeten Natriumfluoridgewichtsmenge erwiesen.It has also been suggested to use sodium fluoride in water
to soften. This procedure has not had any particular success because it
is unreliable in its effect and mostly not softened more than about
7 ° d. H. Thorough experiments have shown that much better results are obtained
if you add calcium hydroxide to the water to be softened in addition to sodium fluoride
in an amount by weight which is at most 88% of that of the sodium fluoride
amounts to. Calcium hydroxide additives of 10 to 7o% have proven to be particularly favorable,
preferably about 50% of the weight of sodium fluoride used.
Über die jeweils anzuwendenden Mengen von Natriumfluorid und Calciumhydroxyd
lassen sich selbst dann keine zahlenmäßigen Angaben machen, wenn man die in dem
zu behandelnden Wasser vorhandenen Härtebildner nach Art und, Menge kennt und das
Natriumfluorid und Calciumfluarid
stets in dem vorstehend als günstig
bezeichneten Verhältnis (Ioo :5o) zur Anwendung bringt. Der Enthärteraufwand steigt
nicht proportional mit der zunehmenden Härte an, sondern langsamer; er ist auch
in hohem. Maße von der Temperatur und der zur Verfügung stehenden Zeit abhängig.
Auch ist zu berücksichtigen, daß die Umsetzungen in stark verdünnten Lösungen oft
den stöchiometrischen Verhältnissen nicht entsprechen, und daß bei Vorhandensein
von Salzen, die mit dem Enthärter gleichionig sind, ein großer Zusatz des Enthärtungsmittels
erforderlich ist.About the amounts of sodium fluoride and calcium hydroxide to be used in each case
no numerical information can be given even if one has the in the
water to be treated knows the type and amount of hardness components present and that
Sodium fluoride and calcium fluoride
always in the above as cheap
the specified ratio (Ioo: 5o) applies. The softener effort increases
not proportionally with the increasing hardness, but more slowly; he's also
in high. Dimensions depend on the temperature and the time available.
It should also be taken into account that the reactions often take place in very dilute solutions
do not correspond to the stoichiometric ratios, and that if present
of salts that are the same ion as the softener, a large addition to the softener
is required.
Aus allen diesen Gründen empfiehlt es sich, die benötigte bzw, bestgeeignete
Enthärtermenge von Fall zu Fall durch einige orientierende Vorversuche zu ermitteln,
die einfach und schnell durchgeführt werden können.For all of these reasons, it is advisable to select the required or most suitable
Determine the amount of softener from case to case by means of a few preliminary tests,
which can be done quickly and easily.
Das Natriumfluorid kann ganz oder zum Teil durch andere Alkalifluoride,
z. B. Ammonfluorid, in äquimolarer Gewichtsmenge ersetz werden. Ebenso kann das
Calciumhydroxyd ganz oder zum Teil durch Natrium- oder Kaliumhydroxyd ersetzt werden,
wobei die Zusatzmengen etwas niedriger bemessen sein können als bei Anwendung von
Calciumhydroxyd.The sodium fluoride can be completely or partially replaced by other alkali fluorides,
z. B. ammonium fluoride, to be replaced in equimolar amounts by weight. It can also
Calcium hydroxide is wholly or partly replaced by sodium or potassium hydroxide,
whereby the additional amounts can be calculated somewhat lower than when using
Calcium hydroxide.
An Stelle des Alkalifluorids können auch Stoffgemische zur Anwendung
gebracht werden, die befähigt sind, unter den gegebenen Bedingungen Alkalifluoride
zu bilden. Als Beispiel sei ein Gemisch von Natriumsilikofluorid und Natriumhydroxyd
erwähnt, das sich beim Einbringen in Wasser entsprechend der Formel Na2SiF6 + 4NaOH
= NaF + Si(OH)4 umsetzt. An Stelle von Calciumhydroxyd können auch Verbindungen
oder Stoffe angewendet werden, welche, wie z. B. Calciumoxyd oder Calciumsilikat,
befähigt sind, bei Einführung in Wasser Calciumhydroxyd in der erforderlichen Menge
zu bilden. Ebenso können an Stelle von Natrium-bzw. Kaliumhydroxyd Stoffe, die zur
Bildung der betreffenden Alkaliverbindungen befähigt sind, wie z. B. Natriumperoxyd.
angewendet werden. Beispiel I Durch Anwendung von 6o g Natriumfluorid und 4o g Calciumhydroxyd
kann man die Härte von Ioo l Wasser von I8° d. H. bei Zimmertemperatur auf weniger
als 2° erniedrigen. Bei 7o° genügt hierfür etwa die halbe Chemikalienmenge (3o g
Natriumfiuorid und 2o g Calciuimhydroxyd). An Stelle von 6o g Natriumfluorid können
45 g Kieselfluornatrium und 38 g Natriumhydroxyd angewendet werden; an Stelle von
40g Calciumhydroxyd können etwa 35 g Natriumhydroxyd treten. Da sich das trockene
Gemisch von Natriumfluorid und Calciumfluorid bzw. der hierfür vorgeschlagenen Ersatzstoffe
in geschlossenen Behältern lange Zeit aufbewahren läßt, kann man dem zu enthärtenden
Wasser ein gebrauchsfertiges Stoffgemisch zusetzen, wodurch sich die Durchführung
des Verfahrens noch einfacher und bequemer gestaltet. Nach einer Ausführungsform
der Erfindung werden zur Durchführung des Enthärtungsverfahrens durch Sintern oder
Schmelzen hergestellte Produkte verwendet, die befähigt sind, an das zu enthärtende
Wasser Fluoride und/oder Calcium- bzw. Alkalihydroxyd in geeigneten Mengen abzugeben.
Dieses Verfahren bietet u. a. den Vorteil, daß zur Herstellung der Sintermassen
oder Schmelzen billige Rohstoffe, z. B. Mineralien, verwendet werden können. Die
bestgeeignete Zusammensetzung der Rohmischung kann empirisch ermittelt werden. Wesentlich
ist, daß die Sinter- bzw. Schmelzprodukte die für die Enthärtung in Betracht kommenden
Stoffe in den den Erfolg verbürgenden Mengenverhältnissen an das Wasser abgeben.
Beispiel 2 Ein Gemisch von 44 Gewichtsteilen Kalkspat, 3I Gewichtsteilen Kryolith,
15,5 Gewichtsteilen Quarz und 9,5 Gewichtsteilen Soda wird auf 9oo bis 95o° erhitzt,
und zwar bis zur Vertreibung der Kohlensäure. Die entstandene Sintermasse, die hinsichtlich
ihrer Zusammensetzung und Wirkung keine Beziehung zu den bekannten basenaustauschenden
Zeolithschmelzen hat, wird zerkleinert und in das zu enthärtende Wasser eingerührt.
Zur Erzielung der gleichen Enthärtungswirkung wie beim Beispiel I werden bei Zimmertemperatur
etwa 6oo g des Sinterproduktes und bei 7o° nur etwa 3oo g benötigt. In allen Fällen
ist das behandelte Wasser in längstens 15 Minuten weich. Die Reaktion ist alsdann
praktisch beendet. Bei verlängerter Behandlungsdauer ist nur noch eine geringe Verminderung
der Wasserhärte festzustellen. Beispiel 3 Ein Gemisch von 47,5 Gewichtsteilen Soda,
3o Gewichtsteilen Flußspat, 16 Gewichtsteilen Quarz und 8,5 Gewichtsteilen Ton wird,
wie im Beispiel 2 beschrieben, in eine Sintermasse übergeführt. Zur Erzielung der
gleichen Enthärtungswirkung wie beim Beispiel I werden etwa 6oo g des zerkleinerten
Sinterproduktes bei Raumtemperatur und bei 7o° nur etwa 3oo g benötigt Es ist bekannt
und üblich, Wasserenthärtungsvorgänge durch Zusätze von Pottasche oder Soda zu unterstützen.
Versuche haben ergeben, daß derartige Zusätze bei vorliegender Erfindung keinen
Vorteil bringen, sondern mitunter sogar den Enthärtungsvorgang verzögern oder beeinträchtigen.
Das vorliegende Verfahren wird infolgedessen zweckmäßig unter Verzicht auf derartige.
Zusätze durchgeführt Durch vorliegende Erfindung ist, der bekannte Vorschlag, Fluoride
zur Wasserenthärtung zu verwenden, erst zu einem, praktisch brauchbaren und fortschrittlichen
und dabei billigen. Verfahren geworden. Das Verfahren ist sehr einfach durch-=führen
und bedarf keiner besonderen Apparatur. Es ist nicht an höhere Temperaturen gebunden,
sondern. kann auch bei Raumtemperatur e.r'folgreich ausgeübt werden. Die günstige
Wirkung des
Calciumhydroxyds war nicht vorauszusehen, da zu erwarten
war, daß ein Teil des Natriumfluorids im Sinne der Gleichung Ca(OH)2 + 2NaF = CaF2
+ 2NaOH nutzlos verbraucht werden würde. Dies ist aber überraschenderweise nicht
der Fall. Versuche haben vielmehr ergeben, daß der Enthärbungsvorgang durch die
Anwesenheit von Calciumhydroxyd wesentlich unterstützt wird. Setzt man aber mehr
an Enthärtungsstoffen zu als dem Gehalt des Wassers an Härtebildnern entspricht,
dann wirkt sich die obenstehende Reaktion so aus, daß ein Überschuß an enthärtenden
Stoffen kein neuerliches Ansteigen der Wasserhärtebewirkt, wie es etwa bei dem eingangs
erwähnten Kalk-Soda-Verfahren vorkommen kann. Eine laufende analytische Überwachung
des Rohwassers ist infolgedessen bei Anwendung vorliegenden Enthärtungsverfahrens
entbehrlich.Mixtures of substances can also be used in place of the alkali fluoride
that are capable of alkali metal fluorides under the given conditions
to build. An example is a mixture of sodium silicofluoride and sodium hydroxide
mentioned that when placed in water according to the formula Na2SiF6 + 4NaOH
= NaF + Si (OH) 4 converts. In place of calcium hydroxide, compounds
or substances are used which, such. B. calcium oxide or calcium silicate,
are capable of calcium hydroxide in the required amount when introduced into water
to build. Likewise, instead of sodium or. Potassium hydroxide Substances that are used for
Formation of the alkali compounds in question are capable of such. B. sodium peroxide.
be applied. Example I Using 60 grams of sodium fluoride and 40 grams of calcium hydroxide
you can determine the hardness of Ioo l of water from I8 ° d. H. at room temperature to less
lower than 2 °. At 7o °, about half the amount of chemicals is sufficient (3o g
Sodium fluoride and 20 g calcium hydroxide). Instead of 6o g of sodium fluoride you can
45 g of silica fluorosodium and 38 g of sodium hydroxide are used; instead of
40g of calcium hydroxide can kick about 35g of sodium hydroxide. Since the dry
Mixture of sodium fluoride and calcium fluoride or the substitutes proposed for this
can be kept in closed containers for a long time, you can the to be softened
Add a ready-to-use mixture of substances to water, which makes the implementation
the process is made even easier and more convenient. According to one embodiment
of the invention are used to carry out the softening process by sintering or
Melting used products that are capable of being softened
Water to release fluoride and / or calcium or alkali hydroxide in suitable quantities.
This method offers, inter alia. the advantage that for the production of the sintered masses
or melting cheap raw materials, e.g. B. minerals can be used. the
The most suitable composition of the raw mixture can be determined empirically. Essential
is that the sintered or melted products are those that come into consideration for softening
Release substances into the water in the proportions that guarantee success.
Example 2 A mixture of 44 parts by weight of calcite, 31 parts by weight of cryolite,
15.5 parts by weight of quartz and 9.5 parts by weight of soda are heated to 900 to 95o °,
up to the expulsion of the carbonic acid. The resulting sintered mass, which with regard to
their composition and effect have no relation to the known base-exchanging agents
Zeolite melts is crushed and stirred into the water to be softened.
To achieve the same softening effect as in Example I, at room temperature
about 600 g of the sintered product and at 70 ° only about 300 g are required. In all cases
the treated water is soft in a maximum of 15 minutes. The reaction is then
practically finished. If the duration of treatment is prolonged, there is only a slight reduction
determine the water hardness. Example 3 A mixture of 47.5 parts by weight of soda,
3o parts by weight of fluorspar, 16 parts by weight of quartz and 8.5 parts by weight of clay,
as described in Example 2, converted into a sintered mass. To achieve the
The same softening effect as in Example I is about 600 g of the crushed
Sintered product at room temperature and at 70 ° only requires about 300 g. It is known
and common practice to support water softening processes by adding potash or soda.
Tests have shown that such additives are not present in the present invention
Bring an advantage, but sometimes even delay or impair the softening process.
As a result, the present method becomes effective in dispensing with such.
Additions made by the present invention is, the well-known proposal, fluoride
to use for water softening, first to one, practically useful and progressive
and approve. Procedure. The procedure is very simple to carry out
and does not require any special equipment. It's not tied to higher temperatures
but. can also be practiced successfully at room temperature. The cheap one
Effect of
Calcium hydroxide could not be foreseen, because it was to be expected
was that part of the sodium fluoride in terms of the equation Ca (OH) 2 + 2NaF = CaF2
+ 2NaOH would be consumed uselessly. Surprisingly, however, this is not the case
the case. Rather, experiments have shown that the decolorization process by the
Presence of calcium hydroxide is significantly supported. But if you bet more
of softening substances than corresponds to the content of hardness components in the water,
then the above reaction acts so that an excess of softening
Substances do not cause the water hardness to rise again, as was the case with the one at the beginning
mentioned lime-soda process can occur. Ongoing analytical monitoring
of the raw water is consequently when using the existing softening process
dispensable.